JP2017098443A - 電気機器収納盤および屋外用電力変換装置盤 - Google Patents

Abstract

【課題】送風機騒音や気流騒音等の騒音の抑制に貢献すると共に、盤内を冷却効率の向上に貢献する盤を提供する。【解決手段】発熱性部品を収納している内側筐体２を外側筐体３によって囲繞する。外側筐体天井部３２においては、外壁面３２ｄの周縁側にそれぞれ互いに距離を隔てて複数個の外側排気口３２ａを形成し、当該外側筐体天井部３２における各外側排気口３２ａの間を貫通するように天井風洞部４を形成する。内側筐体２と天井風洞部４との両者は、連通風洞部７によって連通する。この連通風洞部７の内側筐体側開口７２においては、内側筐体２内に延出し、内側筐体内の空気を天井風洞部に通気可能な送風機５が設けられる。天井風洞部４の内壁面４ｄには、連通風洞部７の天井風洞部側開口７４と対向した位置に、分流ガイド８が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば種々の電力設備等に適用されている電気機器収納盤および屋外用電力変換装置盤に関するものである。

例えばパワー半導体等（ＩＧＢＴ等）の発熱性部品を具備している電気機器を収納し種々の電力設備に適用されている電気機器収納盤（例えば電力変換装置盤などの閉鎖形配電盤；以下、単に盤と適宜称する）においては、当該発熱性部品等による盤内の熱を盤外に排熱して冷却できるような構成としている。

例えば屋外等においても適用可能な盤の具体例としては、発熱性部品を収納している内側筐体と、内側筐体を囲繞している外側筐体と、を備えた多重筐体構造が挙げられる。この多重構造筐体の内側筐体においては、内側筐体側部に形成された内側吸気口および内側筐体天井部に形成された内側排気口を、備えたものがある。また、外側筐体においては、外側筐体側部に形成された外側吸気口と、外側筐体天井部における外壁面周縁側でそれぞれ互いに距離を隔てて位置（例えば互いに対向する方向に位置）している複数個の外側排気口と、外側筐体天井部における各外側排気口の間を貫通して形成された管状の天井風洞部と、外側筐体天井部の内壁面と天井風洞部との間を連通する連通孔と、を備えたものがある。さらに、内側排気口と連通孔との間に、内側排気口，連通孔を介して内側筐体内の空気（例えば外側吸気口，内側吸気口の順で内側筐体内に取り込まれた外気）を天井風洞部に通気可能な送風機（冷却ファン等）が設けられた構成もある。

このような盤においては、送風機を稼動すると内側筐体内が負圧になり、外気が、まず外側吸気口を介して外側筐体内に取り込まれ、更に内側吸気口を介して内側筐体内に取り込まれる。そして、内側筐体内の空気は、内側排気口，送風機，連通孔，天井風洞部，外側排気口を介して、発熱性部品の熱と共に盤外側に排気され、これにより盤内（内側筐体内等）が冷却されることとなる。

送風機を外側排気口に近接した位置に設置した場合、当該送風機による通気効率が高くなり、盤の冷却効率も良好になり得るものの、当該送風機の稼動に係る騒音（例えば、送風機の駆動源の音や風切り音等；以下、送風機騒音と適宜称する）が、空気と共に外側排気口から漏れ易くなる。この送風機騒音は、例えば比較的低い周波数帯の音である場合、単に吸音材により防音することは困難である。また、盤に対する空気の通気経路において、空気の乱流や流速分布のバラツキがあると、気流騒音が発生する虞もある。

そこで、送風機騒音や気流騒音等の騒音を抑制する手法として、例えば特許文献１，２に示すように通気干渉材（特許文献１中の符号４１で示すダクトフィン等、特許文献２中の符号２３，２４で示す案内部材等）をダクトの通気経路に沿って複数個配列した構成が検討されている。

特開平５−１８４４２７号公報 特開平７−２０２４６４号公報

前述のようにダクトの通気経路に沿って複数個の通気干渉材を配列した構成によれば、送風機騒音や気流騒音等の騒音を抑制できる可能性があるものの、例えば空気が各通気干渉材に衝突する度に当該空気の圧力損失が生じ、冷却効率の低下を招く虞がある。

本発明は、前述のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、送風機騒音や気流騒音等の騒音の抑制に貢献すると共に、盤内を冷却効率の向上に貢献する電気機器収納盤および屋外用電力変換装置盤を提供することにある。

この発明に係る防音装置および電力変換装置は、前記の課題を解決できる創作であり、その一態様は、発熱性部品を収納している内側筐体と、内側筐体を囲繞している外側筐体と、内側筐体側部に形成された内側吸気口と、外側筐体側部に形成された外側吸気口と、外側筐体天井部における外壁面周縁側でそれぞれ互いに距離を隔てて形成された複数個の外側排気口と、外側筐体天井部における各外側排気口の間を貫通している管状の天井風洞部と、内側筐体と天井風洞部とを連通している管状の連通風洞部と、を備えたものである。そして、連通風洞部は、内側筐体側開口が内側筐体内に延出した形状であり、内側筐体側開口は、内側筐体内の空気を天井風洞部に通気可能な送風機が設けられ、天井風洞部の内壁面における連通風洞部の天井風洞部側開口と対向した位置には、送風機から通気される空気を各外側排気口に分流する分流ガイドが設けられたことを特徴とする。

分流ガイドは、天井風洞部側開口と対向する方向から所定角度で傾斜している傾斜面が形成されたものでも良い。また、連通風洞部の内壁面に、吸音材が貼り付けられたものでも良い。また、連通風洞部の天井風洞部側開口は、各外側排気口間の中央部に位置するものでも良い。

本実施形態の他の態様としては、前述の電気機器収納盤からなる屋外用電力変換装置盤であることを特徴とする。

以上示したように本発明によれば、送風機騒音や気流騒音等の騒音の抑制に貢献できると共に、盤内の冷却効率の向上に貢献できる。

本実施形態の盤の一例を説明するための概略断面図（盤を垂直方向に断面（連通風洞部７の軸心方向に沿って断面）した概略図）。 一般的な盤の一例を説明するための概略断面図（盤を垂直方向に断面した概略図）。

本発明の実施形態の電気機器収納盤および屋外用電力変換装置盤は、発熱性部品を収納している内側筐体と、内側筐体を囲繞している外側筐体と、を備えたものであって、一般的な盤のように送風機を単に天井風洞部の外側排気口に近接した位置に設置したり、送風機排気経路に沿って単に多数の通気干渉材を設けた構成とは、全く異なるものである。

すなわち、本実施形態の盤は、内側筐体天井部と天井風洞部とを連通している管状の連通風洞部を備えたものであって、連通風洞部は、内側筐体側開口が内側筐体内に延出した形状であり、内側筐体側開口には、内側筐体内の空気を天井風洞部に通気可能な送風機が設けられ、天井風洞部の内壁面には、連通風洞部の天井風洞部側開口と対向した位置に、送風機から通気される空気を各外側排気口に分流する分流ガイドが設けられたことを特徴とする。

一般的な盤、例えば図２に示すように内側筐体２，外側筐体３，天井風洞部４等を有した多重筐体構造の盤１Ｂの通気経路（例えば図２中の点線矢印で示すように通気される経路）では、内側筐体２の内側排気口２０と天井風洞部４の連通孔（外側筐体天井部３２の内壁面３２ｅと天井風洞部４との間を連通する連通孔）４０との間に送風機５が設置され、その送風機５と、外側筐体３の外側筐体天井部３２に形成された各外側排気口３２ａと、の間の経路（以下、送風機排気経路と適宜称する）５１の距離を短くできる可能性がある。しかしながら、例えば盤１Ｂの冷却効率は良好になり得るものの、送風機騒音が外側排気口３２ａから漏れ易くなる。また、図２の送風機排気経路５１のように、通気方向が折曲する折曲部５２が形成されている場合、送風機５から通気された空気が天井風洞部４の内壁面４ｄに衝突したり、その後から順次通気される上流側の空気と互いに干渉し合う。これにより、例えば天井風洞部４内の空気の乱流（風速差による旋回流の渦や滞留等）や流速分布のバラツキが生じ、気流騒音が発生する虞がある。

例えば特許文献１，２のダクトのように通気経路に沿って複数個の通気干渉材を配列した盤の構成の場合、送風機騒音や気流騒音等の騒音を抑制できる可能性があるものの、当該ダクト内に通気された空気は、各通気干渉材に衝突する度に干渉され、圧力損失が生じる。これにより、通気抵抗が大きくなってしまい、冷却効率の低下を招く虞がある。

一方、本実施形態の盤は、内側筐体天井部と天井風洞部とを連通している連通風洞部（後述の図１では符号７）によって送風機排気経路が確保され、分流ガイド（後述の図１では符号８）によって天井風洞部内の空気の乱流や流速分布のバラツキが抑制された構成である。このような構成によれば、図２に示すような構成よりも送風機排気経路５１の距離が十分長くなる。また、たとえ分流ガイドを備えた構成であっても、特許文献１，２のダクトのように複数個の通気干渉材を配列することは不要であることから、当該特許文献１，２による盤の構成と比較すると、送風機排気経路５１の空気の圧力損失は小さくなる。すなわち、盤に対する空気の通気経路（例えば後述の図１中の点線矢印で示すような経路）において通気を干渉し得る箇所が減少し、通気抵抗が小さくなる。

したがって、本実施形態の盤によれば、送風機騒音や気流騒音等の騒音を抑制できると共に、盤内の冷却効率を向上できる可能がある。連通風洞部においては、その内壁面に吸音材を貼り付けた構成としても良く、送風機騒音や気流騒音等の騒音の抑制に貢献することが可能となる。

本実施形態の盤は、前述のように内側筐体と天井風洞部を連通する連通風洞部において、内側筐体内に延出した内側筐体側開口に送風機が設けられた構成であれば、種々の分野（例えば電力変換装置盤等の閉鎖形配電盤の分野）の技術常識を適宜適用して設計変形することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。

≪本実施形態による電気機器収納盤の一例≫
図１の概略説明図は、例えば屋外用の電力変換装置盤として適用可能な本実施形態による盤１Ａを説明するものである。なお、図２と同様のものには同一符号を付する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

盤１Ａにおいては、略箱形状の容器であって電力変換装置１０を収納している内側筐体２と、内側筐体２よりも大きい略箱形状の容器であって当該内側筐体２の外周側を囲繞している外側筐体３と、を備えた多重筐体構造をなし、外側筐体底部３３を所定の被設置面１ａに設置可能な構成となっている。内側筐体２内の電力変換装置１０は、例えばＩＧＢＴ等の発熱性部品（図示省略）を具備したものが挙げられる。

内側筐体２の内側筐体側部２１には、外側筐体３内の空気（例えば後述の外側吸気口３１ａから取り込まれた外気）を取り込むことが可能な内側吸気口２１ａが貫通形成されている。外側筐体３の外側筐体側部３１には、盤１Ａ外側の外気を取り込むことが可能な外側吸気口３１ａが貫通形成されている。符号３１ｂは、外側吸気口３１ａからの外気の取り込みを阻害しないように、かつ外側吸気口３１ａに対して日射，風雨，砂埃等が浸入（例えば水平方向から進入）しないように当該外側吸気口３１ａの開口方向外側を遮蔽する庇部を示すものであり、垂直方向下側に開口した外気取込口３１ｃを有した構成となっている。

外側筐体３の外側筐体天井部３２は、外側筐体側部３１よりも大径形状であって周縁側が外側筐体側部３１の外壁面３１ｄから突出した形状（庇状）であり、例えば垂直方向上側からの日射，風雨，砂埃等が外壁面３１ｄに当たらないように抑制できる構成となっている。

外側筐体天井部３２おける外壁面３２ｄの周縁側には、それぞれ互いに距離を隔てて位置する複数個（例えば図１中では図示水平方向に対向して位置する２個）の外側排気口３２ａが形成されている。また、外側筐体天井部３２においては、当該外側筐体天井部３２における各外側排気口３２ａの間を貫通して形成された管状の天井風洞部４が形成されている。

符号７は、内側筐体２の内側筐体天井部２２側と天井風洞部４（図中では天井風洞部４の中央部側）との両者を貫通する方向に延在した形状であって、当該内側筐体２内と天井風洞部４との間を連通している管状の連通風洞部を示すものである。この連通風洞部７の内側筐体側開口７２は、内側筐体２内に延出（例えば内側筐体２内の中央部側に延出）した形状であり、その内側筐体側開口７２には、当該内側筐体２内の空気（内側吸気口２１ａを介して取り込まれた空気）を天井風洞部４に通気可能な送風機５が設けられている。連通風洞部７の内壁面７ｄには、例えば薄膜状の吸音材（例えばポリエステル繊維系の吸音材）７３が貼り付けられている。

天井風洞部４の内壁面４ｄにおいて天井風洞部側開口７４と対向した位置には、当該位置から天井風洞部側開口７４側に突出した分流ガイド８が設けられている。この分流ガイド８は、連通風洞部７の軸心に沿って延在した形状（図１では薄板状）であって送風機５から通気された空気を分流（各外側排気口３２ａに合わせて分流）する先端部８１と、その先端部８１の根元側から内壁面４ｄに対し所定角度で傾斜（すなわち、天井風洞部側開口７４と対向する方向から傾斜、および外側排気口３２ａと対向する方向から傾斜）して延在し当該先端部８１で分流された空気の進行方向を変化（外側排気口３２ａ方向に変化）させる傾斜面８２と、を有している。

図１の分流ガイド８の場合、図示水平方向の両端に位置する２つの外側排気口３２ａに対応して、２つの傾斜面８２が形成され、分流した空気の進行方向をそれぞれ対応する外側排気口３２ａ方向に変更できる構成となっている。また、図１に示す送風機排気経路５１においては、天井風洞部４の中央部側の位置にて折曲している折曲部５２が形成され、その折曲部５２に分流ガイド８が位置している構成となっている。

《盤１Ａの冷却動作の一例》
盤１Ａにおいては、送風機５を稼動することにより、内側筐体２内が盤１Ａの外側よりも負圧になる。これにより、盤１Ａ外側の外気が、まず外側吸気口３１ａを介して外側筐体３内に取り込まれ、更に内側吸気口２１ａを介して内側筐体２内に取り込まれる。このように内側筐体２内に取り込まれた空気は、電力変換装置１０の発熱性部品からの熱を吸熱し、送風機５，連通風洞部７を介して天井風洞部４へ通気される。

送風機５から天井風洞部４へ通気される空気は、分流ガイド８の先端部８１により分流（例えば各外側排気口３２ａに応じて、均等に分流）される。そして、分流された各空気は、それぞれ傾斜面８２に沿って進行方向が変えられて、対応する外側排気口３２ａから盤１Ａ外側に排気（例えば、同等の風量，風速で排気）される。このような冷却動作により、盤１Ａ内（内側筐体２内等）が冷却されることとなる。

《その他》
連通風洞部７は、前述したように内側筐体２と天井風洞部４との間を連通し、内側筐体２内の中央部側に延出し内側筐体側開口７２に送風機５が設けられ、当該内側筐体２内の空気を天井風洞部４に通気可能な構成であれば、種々の形態を適宜適用することが可能であり、例えば特開２００９−２８３８５１号公報（以下、周知文献）に示すファンユニットの風洞構造等の構成を適宜適用することが挙げられる。図１では、送風機５が連通風洞部７の内側筐体側開口７２を遮蔽するように設けられているが、周知文献に示すように、複数個の送風機５を連通風洞部７の軸心方向に連ねて設けたり、当該連通風洞部７内に設けることも可能である。

連通風洞部７の天井風洞部側開口７４は、例えば各外側排気口３２ａ間の中央部に位置させることにより、各外側排気口３２ａに対する送風機排気経路５１の長さを均等あるいは略均等にさせることができる。これにより、例えば各外側排気口３２ａから盤１Ａ外側に排気される空気の風量や風速を均等あるいは略均等にし、天井風洞部４内の空気の乱流や流速分布のバラツキの抑制し、通気効率の向上に貢献できる可能性がある。

分流ガイド８においては、前述したように送風機５から通気された空気を、各外側排気口３２ａに合わせて分流し、その分流された空気の進行方向を変化できる構成であれば、種々の形態を適用することができる。望ましくは、前述のように各外側排気口３２ａから盤１Ａ外側に排気される空気の風量や風速が均等あるいは略均等となるように、適宜設計することが挙げられる。

また、内側筐体２や外側筐体３の各壁面は、通気経路において通気を干渉する箇所が存在する場合、当該箇所に通気ガイドを設けたり平滑にする表面加工を施す等により、当該通気の干渉を抑制する構成としても良い。例えば、天井風洞部４の内壁面４ｄであって折曲部５２に対向して位置する角部４ｅの表面を、面取り加工等を施すことにより、いわゆるテーパー形状，丸面形状，Ｒ面取り形状，Ｃ面取り形状等にすることが挙げられる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

１Ａ…盤、１ａ…被設置面、１０…電力変換装置
２…内側筐体、２１…内側筐体側部、２１ａ…内側吸気口
３…外側筐体、３１…外側筐体側部、３１ａ…外側吸気口
３２…外側筐体天井部、３２ａ…外側排気口
４…天井風洞部
５…送風機
５１…送風機排気経路、５２…折曲部
７…連通風洞部、７２…内側筐体側開口、７３…吸音材、７４…天井風洞部側開口
８…分流ガイド、８１…先端部、８２…傾斜面

Claims (5)

1. 発熱性部品を収納している内側筐体と、
   内側筐体を囲繞している外側筐体と、
   内側筐体側部に形成された内側吸気口と、
   外側筐体側部に形成された外側吸気口と、
   外側筐体天井部における外壁面周縁側でそれぞれ互いに距離を隔てて形成された複数個の外側排気口と、
   外側筐体天井部における各外側排気口の間を貫通している管状の天井風洞部と、
   内側筐体と天井風洞部とを連通している管状の連通風洞部と、を備え、
   連通風洞部は、内側筐体側開口が内側筐体内に延出した形状であり、
   内側筐体側開口は、内側筐体内の空気を天井風洞部に通気可能な送風機が設けられ、
   天井風洞部の内壁面における連通風洞部の天井風洞部側開口と対向した位置には、送風機から通気される空気を各外側排気口に分流する分流ガイドが設けられたことを特徴とする電気機器収納盤。
2. 分流ガイドは、天井風洞部側開口と対向する方向から所定角度で傾斜している傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器収納盤。
3. 連通風洞部の内壁面に、吸音材が貼り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電気機器収納盤。
4. 連通風洞部の天井風洞部側開口は、各外側排気口間の中央部に位置することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電気機器収納盤。
5. 請求項１〜４の何れかの電気機器収納盤からなることを特徴とする屋外用電力変換装置盤。

Images